一阶不确定系统中的固定时间收敛扰动观测器设计与噪声抑制

本文主要探讨了一阶不确定系统中如何有效地快速估计集总扰动的问题。研究者提出了一种非递归形式的固定时间收敛扰动观测器的设计方法，这种观测器结合了误差放大策略和双极限齐次估计理论。误差放大策略是一种高增益技术，它通过扩展修正项中幂次函数的作用范围，显著提高了观测器的收敛速度，并简化了参数调整过程。关键在于，通过选择合适的误差放大系数，并在修正项中舍弃低阶幂次项，可以简化观测器结构，增强其对测量噪声的抑制能力。 文章进一步发展了一种基于广义超螺旋算法的固定时间收敛鲁棒扰动观测器，这种设计增强了对不确定性和噪声的鲁棒性。在理论分析的支持下，研究者对比了所提出的三种扰动观测器（包括基本的固定时间收敛扰动观测器、改进的幂次函数修正版本以及鲁棒观测器）和一种扩张状态观测器，分别在存在和不存在测量噪声的情况下进行了仿真分析。 实验结果显示，不同的观测器在不同条件下展现出各自的优势。固定时间收敛特性使得这些观测器能够在有限的时间内获得稳定的估计结果，对于一阶不确定系统中的扰动估计具有显著优势。然而，鲁棒扰动观测器在处理噪声干扰时更为出色，而幂次函数修正的观测器则在保持收敛速度的同时，能有效削弱输入信号噪声的影响。 总结来说，本文提供了一种实用的方法来设计适应一阶不确定系统的扰动观测器，特别是对于那些需要快速估计且对噪声敏感的应用。通过选择合适的策略和算法，观测器的性能可以根据实际需求进行优化，这对于控制系统的稳定性和可靠性有着重要意义。对于控制系统设计者和研究人员来说，这是一种有价值的参考工具，有助于他们在实际应用中选择最合适的扰动观测器设计。